Slovenčina
Již před čtyřmi lety jsme na stránkách Dřevařského magazínu představili přenosnou ruční CNC frézku. Její pohyb po opracovávaném materiálu je sice zajišťován ručně (jako u standardní ruční frézky), nicméně pohyb samotného nástroje po pracovní dráze je řízen softwarem. S podobným zařízením měli možnost seznámit se návštěvníci červencového veletrhu Holz-Handwerk v Norimberku. Na rozdíl od výše zmíněné frézky se ale jednalo o zařízení zcela autonomní, tzn., že se pohybuje po opracovávané ploše samo s pomocí vlastního pohonu na základě zadaného programu.
Přenosná CNC frézka s názvem Goliath (Goliáš) je podobně jako již dříve představená ruční CNC frézka založena na myšlence pohybovat se po opracovávané ploše „libovolné“ velikosti a vytvářet projekty ve větším měřítku, než při použití konvenčního CNC obráběcího centra. Jde také logicky o cenově dostupnější variantu, což je ovšem „vykoupeno“ některými limity, kvůli nimž nelze tyto dvě technologie srovnávat. Sám výrobce Goliáše přiznává, že tento „autonomní robot“ je např. několikanásobně pomalejší než profesionální CNC obráběcí centrum a má omezené možnosti z hlediska opracovávaných materiálů. Jinými slovy řečeno, svými pracovními možnostmi se příliš nevzdaluje ruční frézce.
Přesto všechno jde ale o zajímavou a funkční technickou myšlenku, která na veletrhu Holz-Handwerk po právu poutala značnou pozornost návštěvníků. Pojďme si ji tedy představit podrobněji.
Pohyb frézky zajišťují všesměrová kola
Goliáš je podle slov výrobce autonomní robot určený pro přenosné použití a navržený pro práci na větších projektech. Jeho smyslem tedy není, jak jsem již uvedl, nahradit „levnou“ investicí standardní „dílenské“ CNC obráběcí centrum, ale rozšířit možnosti výroby o rozsah, na který standardní CNC stroj již nedosáhne. Ať už chceme opracovávat velké plochy nebo provádět pracovní operace přímo na zakázce u zákazníka či jinde mimo dílnu, kam stacionární CNC stroj nepřeneseme.
Goliáš je elektrická horní frézka pohybující se po ploše obráběného materiálu pomocí tří „všesměrových“ kol, přičemž pohyb frézky je řízen softwarem tak, aby dráha frézovacího nástroje (frézy) co nejpřesněji kopírovala kontury dané předem připraveným programem.
Základem přesného pohybu robota je speciální konstrukce kol, z nichž každé se skládá ze 3 kotoučů sestavených z 5 pogumovaných soudkových válečků. Kotouče jsou vůči sobě postaveny tak, aby při otáčení kol byly v kontaktu s plochou vždy 2 válečky, takže pohyb CNC frézky není ovlivněn již vyfrézovanými drážkami nebo profily. Válečky jsou seřazeny po obvodu kotoučů za sebou a volně se otáčí kolem své osy, takže umožňují volný pohyb celého kola do strany (ve směru osy kola).
Každé kolo má svůj vlastní servomotor. Tyto pohonné jednotky jsou softwarem ovládány samostatně nezávisle na sobě různou rychlostí a v obou směrech, díky čemuž dosahují přesně nadefinovaných synchronních a asynchronních pohybů vedoucích obráběcí nástroj v naprogramované dráze.
Pozici hlídají senzory
Goliáš se pohybuje po ploše obráběného materiálu a je tedy nutné, aby řídicí jednotka průběžně znala jeho polohu (stejně jako řídicí jednotka běžného CNC obráběcího centra musí znát polohu pracovního nástroje). K tomu slouží unikátní senzorový systém, který zaručuje pracovní plochu s úhlopříčkou až 3,5 m. Systém tvoří 2 ocelová lanka uchycená jedním koncem k robotovi a druhým koncem k snímacím „věžím“, připevněným v určených místech k pracovní (nebo opracovávané) ploše. V každé věži je integrovaný naviják, k němuž je konec lanka přichycen a při pohybu frézky se z něho odvíjí nebo naopak na něj navíjí. Software snímá rotaci navijáků a na základě toho generuje souřadnice určující přesnou polohu robota, respektive pracovního nástroje – frézy upnuté v kleštině s rozsahem do 8 mm – s přesností 0,1 mm. Když např. proklouzne některé kolo na pracovní ploše apod., polohovací systémy upraví trasu.
Díky patentovanému senzorovému systému dokáže Goliáš také detekovat, když je na pracovní ploše překážka, nerovnost na obrobku nebo když někdo zavadí o kabely. V těchto případech pozastaví práci a pošle uživateli zprávu, aby zkontroloval pracovní oblast.
Výrobce zdůrazňuje, že senzory jsou klíčovou součástí systému pro definování pracovní oblasti stroje. Aby robot fungoval, musí být vždy připojen k senzorům. To ale neznamená, že je opracovávaná plocha omezena pouze na tuto pracovní oblast robota o úhlopříčce 3,5 m. Senzory i robota lze libovolně přemístit a bez omezení pokračovat v práci v navazující pracovní oblasti. Naopak minimální pracovní plocha, kterou robot potřebuje k pohybu, je 800 x 800 mm.
Pracovní hloubka až 58 mm (?)
Výrobce deklaruje max. hloubku frézování, potažmo tloušťku opracovávaného materiálu, 58 mm s tím, že pracovní vřeteno (710 W; 13 000–33 000 ot./min) se v ose Z samo kalibruje na zadanou výšku pro opracování panelů. Je ale otázkou, s jakou rychlostí posuvu a v jaké kvalitě frézování s ohledem na hmotnost robota „pouhých“ 15 kg. Většina ukázek pracovní činnosti se totiž odehrává při obrábění mnohem tenčích materiálů (např. překližky) nebo menší hloubky řezu.
Příklady rychlosti posuvu pro různé materiály při průměru stopkové frézy 6 mm udávané výrobcem:
- MDF: 1300 mm/min, hloubka průchodu 3 mm
- Topolová překližka: 1500 mm/min hloubka průchodu 4 mm
- Březová překližka: 1300 mm/min, hloubka průchodu 3 mm
Problém mohou představovat nečistoty
Jak z výše uvedeného vyplývá, robot pracuje na rovných površích, takže uživatel musí zajistit, aby byl panel plochý, jinak polohovací systém nebude fungovat správně. Stejný problém ale mohou představovat třeba hrubší nečistoty v podobě pilin či třísek na ploše. Proto je robot vybaven integrovaným systémem odsávání prachu se sběrnou nádobou o objemu 5 litrů.
Sběrný systém má sice za úkol nečistoty z pracovní plochy odstraňovat, aby kola zůstala čistá a řez byl přesný, jak je ale vidět na řadě ukázkových VIDEÍ, účinnost tohoto systému je omezená.
Uživatel tak musí počítat s tím, že tento problém bude muset nějak dodatečně řešit (např. ofukovacím ventilátorem, stlačeným vzduchem apod.).
Ovládat lze přes přenosný počítač
Robot je vybaven zakázkovým CAM softwarem, který generuje jeho dráhu. Dále má integrovaný systém připojení Wi-Fi, pomocí kterého se spojí s počítačem. Z něho pak lze odeslat pracovní soubor do robota a dohlížet na postup práce na počítači prostřednictvím softwaru.
Goliáš pracuje se standardním formátem výkresů CAD: soubory .svg. Software transformuje tyto soubory do G-kódu a určuje robotovi cestu, kterou má následovat.
Software má řadu funkcí. Jednak umožňuje importovat soubory svg nebo kreslit přímo do editoru. Pro každou cestu lze nastavit typ řezu, polohu frézy vzhledem k dráze a hloubce řezu. Umožňuje také vytvářet vlastní knihovnu pracovních nástrojů až do 10 ks.
Robot pracuje offline, s Wi-Fi sítí, kterou si sám vygeneroval. Tímto způsobem ho lze používat i na odlehlých místech a bez přístupu k internetu. Spojení s Wi-Fi sítí generovanou Goliášem musí být udržováno během fáze detekce panelu, aby byla umožněna synchronizace mezi softwarem a strojem na obrobku. To také umožňuje přijímat v reálném čase zprávy ze stroje, které připomenou jakoukoli výměnu nástroje nebo například potřebu vyprázdnit sběrač prachu.
Pracovní programy pro robota lze vytvářet v PC ve speciálním CAD softwaru nebo stahovat z online knihovny a přes Wi-Fi připojení soubory do řídicího centra robota odesílat. Současně lze na monitoru PC také v reálném čase kontrolovat činnost robota
Pokud se počítač vypne nebo uživatel nemá zájem o funkci synchronizace mezi softwarem a strojem, může se během pracovní fáze stroje odpojit od sítě. V těchto případech práce pokračují, ale již není možné znovu synchronizovat software s probíhajícím řezáním.
Foto: autor
